1980年夏天，北京中关村一间准备办喜事的屋子里，由昆已经赶到北京，陈景润却重新埋进了演算纸。他不是不愿成家，而是认为“哥德巴赫猜想”尚有难关未破，婚姻会分散精力。喜事临门，男方却打了退堂鼓，这场婚事因此牵动了研究所，也引起了有关方面的关注。
这段姻缘，起点并不浪漫。1977年，由昆从武汉来到北京309医院进修。那时，陈景润因身体原因住院，名声早已传遍全国，生活却十分简单。他留着短发，穿着朴素，见到陌生医护人员，还会主动打招呼。由昆第一次去病房，本来只是出于好奇，却被这个腼腆而专注的数学家记住了。
陈景润长期把全部心思放在数学上。亲友曾替他介绍对象，他却总说研究尚未完成，个人问题可以往后放。有人给他写信，他也少有回应。偏偏遇到由昆后，他开始留意她每天到楼顶读英语，甚至让外甥把衣服送到医院，借着晾晒衣物的机会找她聊天。
由昆起初只把他当作需要照顾的病人。陈景润提出教她英语，她担心耽误他的研究，连忙推辞。陈景润赶紧说：“有时间，有时间。”两人便在楼顶学习。一次，他突然用英语表达心意，又补了一句：“要是我们能生活在一起就好了。”由昆一时慌乱，转身离开。
隔了一段时间，陈景润没有纠缠，只是继续做研究，也继续邀请由昆学英语。沉默相处反而让由昆慢慢了解了他的性格：不善表达，却认真得近乎固执；不懂讨巧，却把承诺看得很重。她问：“你这样的科学家，为什么偏偏选中我？”陈景润涨红了脸，说：“你不同意，我这辈子就不结婚了。”
由昆把事情写信告诉父亲。老人起初吃惊，后来回信劝女儿不要轻易伤害一个真诚的人。由昆尚未正式答应，陈景润却因为她透露已经征求父亲意见，认定婚事有了希望，回到研究所便告诉同事自己有了女朋友。消息传回医院，由昆又气又无奈，只能赶去找他理论。
1978年底，由昆结束进修回到武汉。陈景润随后出国讲学，面对外界挽留，他始终表示自己已有未婚妻。1979年回到北京后，研究所为他分配了住房，他写信请由昆到北京商量婚事。两人原本已经安排妥当，却因接连出访而推迟。待陈景润再次回国，他立即写信催由昆来京。
问题就在这时出现了。陈景润重新计算起婚后的时间安排，认定家庭生活可能影响研究，于是提出暂缓结婚。由昆没有立刻离开，而是每天给他送饭、送衣服，劝他休息。面对这个一心钻进数学的人，她含着眼泪说：“婚后我绝不妨碍你，也不会拖累你，我会支持你的工作。”
研究所同事轮番劝说，领导也出面做工作。陈景润的身体状况本就不好，长期独身并不利于生活和治疗；由昆愿意共同承担家庭责任，更不是对学术的牵绊。连中央有关方面也过问婚事进展，希望这位科学家尽早建立稳定的家庭。这个“悔婚”插曲，才没有继续拖延下去。
在北京等候近两个月后，由昆终于和陈景润走进中关村街道办事处，领取结婚证。婚后的日子并不轻松。由昆既要上班，又要照料患病的丈夫，家、单位、医院三处奔波。陈景润则尽量在家中研究，不愿让妻子失去自己的工作。有人提出让由昆专门回家照料家庭，陈景润婉言谢绝，认为妻子也应当有自己的生活和事业。
1981年厦门大学建校六十周年活动期间，陈景润受到师生热烈欢迎。由昆看到丈夫在熟悉的学术环境中精神焕发，才更深地理解他为何把数学看得如此重要。回到家里，陈景润也并非只会埋头演算。孩子出生后，他会起身照看；由昆下班遇到雨雪，他常带着雨具到车站等候。
遗憾的是，疾病很快加重了这个家庭的负担。1984年，陈景润骑车摔倒并被查出患有帕金森综合征；次年乘车时又发生意外。1991年，他在家中锻炼时摔伤股骨，行动更加困难。由昆长期陪护，亲自为他擦洗、喂饭。面对外界关于两人关系的猜测，她明确表示：“我们感情一直很好，不会离婚。”
1996年，陈景润病情恶化，经过抢救仍未能恢复。弥留之际，由昆握着他的手，请他坚持到孩子长大。陈景润已经难以完整说话，只用尽力气回应：“我一定，我一定。”两年后，陈景润有关（1+2）命题的中英文手稿在整理档案时被发现。由昆没有将其私留，而是捐给国家，并说这是先生用生命换来的成果，应当留给后来者研读。
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